·628… 智能系统学报 第15卷 2个子网络中新配置的节点间连接一条相依边。 华中某省电力网及EEE118节点系统对应的电力 重复该步骤直至配置n个节点，且不允许出现自 信息-物理系统在4种节点配置策略下的电力负 环或重边。 荷优化及系统鲁棒性进行仿真及分析。为避免随 4)策略4一连接大电力负荷节点的邻居及 机性，每个仿真实验平均3000次。 小电力负荷节点 考虑到ECPS物理层不可能一直保持单一的 每一步首先对所有物理节点的电力负荷进行 新建厂站，实际还存在线路或设备老化、增加输 重新计算，并将节点按负荷从小到大进行排序，标 电供电可靠性、控制短路电流、城区改造及设备 注为A'(i=1,2,…,0。然后将负荷最大的物理节点 升级扩容等现实因素，将导致厂站或线路的增添 Aw'的所有k个邻居节点按负载从大到小进行排 或撤销，使ECPS的拓扑结构发生变化，后续电力 系统的超前规划相当于又在新的拓扑结构上增设 序，并标注为A(=1,2,…)。新增物理节点连接依 厂站，本文据此将仿真实验中的节点配置比例控 次连接序列AM中的前kmax/2个节点以及序列A;中的 制在30%以内。 前Kas/2个节点，即AMIAM1,A2,AMm/2,Ai,A,·, A2,并找出这些节点的所有相依节点作为新配置 4.1华中某省ECPS优化分析 本节对华中某省ECPS在4种节点配置优化 的信息节点的邻居节点，然后在2个子网络中新配 策略下进行仿真实验分析，并依据文献26]选取 置的节点间连接一条相依边。重复该步骤直至配 容忍参数a=0.85、B=15。 置n个节点，且不允许出现自环或重边。 4.1.1电力负荷优化度 4仿真结果及分析 本文采用柱状图5以直观地展示不同配置节 点比例下，4种策略对华中某省电力网初始节点 本节主要通过MATLAB仿真平台，针对已有 负荷分布的影响。 ■900以上 ■600-900 ■300-600 ■0-300 100 6 99 35% 50 13% 29 10% 5% 6% 6% 9% 18% 2 3以 9% 3% 40 20 489 46 原物理层 策 策略3 策 略4 策 策略3 策略1 策略4 f=10% f=20% -30% 图5不同节点配置比例前后4种策略对华中某省电力负荷分布的影响 Fig.5 Effects of four strategies before and after different node allocation ratios on power load distribution in a central China Province 由图5可知： 分别为58%、54%，处于300-600的节点比例分别 1)当f=10%时，原物理层及其在4种策略 为22%、14%，处于600~900的节点比例分别为 下电力负荷处于900以上的物理节点比例分别 4%、12%,显然策略2能更有效地将大部分物理 为35%、34%、16%、32%、20%，且随着配置节点 节点的负荷控制在较低的范围内。 比例的增加，4种策略均可逐步降低900以上高 3)策略4在=30%下电力负荷由高至低的 电力负荷节点的比例，显然4种策略均可有效减 分布比例分别为：17%、5%、19%、59%，而策略 少高电力负荷的节点比例，其中策略2、策略42在=10%下的分布为：16%、4%、22%、58%，显 较优。 然策略2仅需配置10%的节点就能基本达到策 2)以f=10%为例比较策略2和策略4的电力 略4配置30%节点下所能达到的电力负荷分布 负荷分布情况：电力负荷处于0~300的节点比例 效果，这对于成本的控制具有积极作用。2 个子网络中新配置的节点间连接一条相依边。 重复该步骤直至配置 n 个节点，且不允许出现自 环或重边。 4) 策略 4—连接大电力负荷节点的邻居及 小电力负荷节点 Ai ′ AM ′ A ′ Mi A ′ Mi kmax/2 A ′ i kmax/2 AM1AM1,AM2,···AM(kmax /2),A ′ 1 ,A ′ 2 ,··· , A ′ kmax /2 每一步首先对所有物理节点的电力负荷进行 重新计算，并将节点按负荷从小到大进行排序，标 注为 (i=1,2,…,M)。然后将负荷最大的物理节点 的所有 k 个邻居节点按负载从大到小进行排 序，并标注为 (i=1,2,…,k)。新增物理节点连接依 次连接序列 中的前 个节点以及序列 中的 前 个节点，即 ，并找出这些节点的所有相依节点作为新配置 的信息节点的邻居节点，然后在 2 个子网络中新配 置的节点间连接一条相依边。重复该步骤直至配 置 n 个节点，且不允许出现自环或重边。 4 仿真结果及分析 本节主要通过 MATLAB 仿真平台，针对已有 华中某省电力网及 IEEE118 节点系统对应的电力 信息−物理系统在 4 种节点配置策略下的电力负 荷优化及系统鲁棒性进行仿真及分析。为避免随 机性，每个仿真实验平均 3 000 次。 考虑到 ECPS 物理层不可能一直保持单一的 新建厂站，实际还存在线路或设备老化、增加输 电供电可靠性、控制短路电流、城区改造及设备 升级扩容等现实因素，将导致厂站或线路的增添 或撤销，使 ECPS 的拓扑结构发生变化，后续电力 系统的超前规划相当于又在新的拓扑结构上增设 厂站，本文据此将仿真实验中的节点配置比例控 制在 30% 以内。 4.1 华中某省 ECPS 优化分析 α = 0.85 =15 本节对华中某省 ECPS 在 4 种节点配置优化 策略下进行仿真实验分析，并依据文献 [26] 选取 容忍参数 、β 。 4.1.1 电力负荷优化度 本文采用柱状图 5 以直观地展示不同配置节 点比例下，4 种策略对华中某省电力网初始节点 负荷分布的影响。 100 80 60 40 20 900以上 600~900 300~600 0~300 0 fn=10% fn=20% fn=30% 节点比例/% 35% 35% 20% 32% 20% 27% 18% 13% 42% 16% 5% 10% 69% 30% 9% 15% 46% 19% 25% 10% 27% 17% 5% 19% 59% 6% 22% 45% 4% 15% 71% 6% 30% 39% 6% 18% 57% 9% 12% 9% 14% 50% 54% 6% 13% 6% 61% 13% 46% 5% 12% 48% 原物理层 策略1 策略2 策略3 策略4 策略1 策略2 策略3 策略4 策略1 策略2 策略3 策略4 图 5 不同节点配置比例前后 4 种策略对华中某省电力负荷分布的影响 Fig. 5 Effects of four strategies before and after different node allocation ratios on power load distribution in a central China Province 由图 5 可知： 1) 当 fn = 10% 时，原物理层及其在 4 种策略 下电力负荷处于 900 以上的物理节点比例分别 为 35%、34%、16%、32%、20%，且随着配置节点 比例的增加，4 种策略均可逐步降低 900 以上高 电力负荷节点的比例，显然 4 种策略均可有效减 少高电力负荷的节点比例，其中策略 2、策略 4 较优。 2) 以 fn=10% 为例比较策略 2 和策略 4 的电力 负荷分布情况：电力负荷处于 0~300 的节点比例 分别为 58%、54%，处于 300~600 的节点比例分别 为 22%、14%，处于 600~900 的节点比例分别为 4%、12%，显然策略 2 能更有效地将大部分物理 节点的负荷控制在较低的范围内。 fn fn 3) 策略 4 在 =30% 下电力负荷由高至低的 分布比例分别为：17%、5%、19%、59%，而策略 2 在 =10% 下的分布为：16%、4%、22%、58%，显 然策略 2 仅需配置 10% 的节点就能基本达到策 略 4 配置 30% 节点下所能达到的电力负荷分布 效果，这对于成本的控制具有积极作用。 ·628· 智 能 系 统 学 报 第 15 卷